高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第五节 机械能守恒定律课前预习课件ppt

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第二册第五节 机械能守恒定律课前预习课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了重力势能，弹性势能，保持不变等内容，欢迎下载使用。

1．填一填(1)机械能：物体的 与 (包括重力势能和弹性势能)统称为机械能，表达式为E＝Ep＋Ek。(2)动能与势能的相互转化。①重力势能与动能：过山车向下运动，则重力势能 ，动能 ， 转化成了动能；过山车向上运动，重力做负功，则 转化为 。②弹性势能与动能：射箭时，弓的弹性势能 ，箭的动能 ， 转化为动能。
2．判一判(1)通过重力做功，动能和重力势能可以相互转化。( )(2)弹性势能发生了改变，一定有弹力做功。( )3．想一想毛泽东的诗词中曾写到“一代天骄……弯弓射大雕”。试分析在弯弓射雕过程中，涉及机械能中哪些能量之间的转化？提示：箭被射出过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能；箭上升过程中，箭的动能转化为重力势能；箭下落过程中，箭的重力势能转化为动能。
1．填一填(1)机械能守恒定律：在只有 或 做功的系统内，动能和势能发生相互转化，而系统的机械能总量 。(2)表达式： 或E1＝E2。(3)守恒条件：物体系统内只有 或 做功。2．判一判(1)合力为零，物体的机械能一定守恒。( )(2)合力做功为零，物体的机械能一定守恒。( )(3)只有重力做功，物体的机械能一定守恒。( )(4)物体向上运动时，其机械能也可能守恒。( )
Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2
3．想一想用细绳把铁锁吊在高处，并把铁锁拉到鼻子尖前由静止释放，保持头的位置不动，铁锁摆回来时，会打到鼻子吗？试试看，并解释原因。提示：不会打到鼻子。联想伽利略的理想斜面实验，若没有阻力，铁锁刚好能回到初位置，遵循机械能守恒定律。若存在阻力，机械能损失，铁锁速度为零时的高度低于开始下落时的高度，铁锁一定不能打到鼻子。
如图所示，过山车由高处在关闭发动机的情况下飞奔而下。(忽略轨道的阻力和其他阻力)过山车下滑时，过山车受哪些力作用？各做什么功？动能和势能怎么变化？机械能守恒吗？提示：过山车下滑时，如果忽略阻力作用，过山车受重力和轨道支持力作用；重力做正功，支持力不做功，动能增加，重力势能减少，机械能保持不变。
[重难释解]1．机械能守恒的条件(1)从做功的角度看，只有重力(或系统内弹力)做功，机械能守恒。①只有重力做功，单个物体的动能和重力势能相互转化，物体的机械能守恒。②只有系统内弹力做功，物体的动能和弹簧的弹性势能相互转化，物体与弹簧组成的系统机械能守恒。③只有重力和弹力做功，物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，物体和弹簧组成的系统机械能守恒。(2)从能量转化的角度看，只有系统内动能和势能的相互转化，无其他形式能量的转化，系统机械能守恒。
2．机械能守恒的判断(1)做功分析法(常用于单个物体)。(2)能量分析法(常用于多个物体组成的系统)。
[多选]如图所示，下列关于机械能是否守恒的判断正确的是 (　　)A．甲图中，物体A将弹簧压缩的过程中，物体A机械能守恒B．乙图中，A置于光滑水平面，物体B沿光滑斜面下滑，物体B机械能守恒C．丙图中，不计任何阻力时A加速下落，B加速上升过程中，A、B组成的系统机械能守恒D．丁图中，小球沿水平面做匀速圆锥摆运动时，小球的机械能守恒
[解题指导]　判断机械能是否守恒的关键：一是注意系统的选择；二是看系统内重力、弹力之外的力是否做功。解析：甲图中重力和弹簧弹力做功，系统机械能守恒，但弹簧的弹性势能增加，物体A的机械能减少，A错；物体B下滑，物体B对A的弹力做功，A的动能增加，物体B的机械能减少，B错；丙图中A、B组成的系统只有重力做功，机械能守恒，C对；丁图中小球受重力和拉力作用，但都不做功，小球动能不变，机械能守恒，D对。答案：CD　
[素养训练]1．关于以下四幅图，下列说法中正确的是 (　　)A．图甲中“蛟龙号”载人潜水器被吊车吊下水的过程中它的机械能守恒B．图乙中火车在匀速转弯时动能不变，故所受合外力为零C．图丙中握力器在手的压力作用下弹性势能增加了D．图丁中撑竿跳高运动员在上升过程中机械能守恒
解析：题图甲中“蛟龙号”载人潜水器被吊车吊下水的过程，钢绳对它做负功，所以机械能不守恒，故A错误；题图乙中火车在匀速转弯时做匀速圆周运动，所受的合外力指向圆心且不为零，故B错误；题图丙中握力器在手的压力下形变增大，所以弹性势能增大，C正确；题图丁中撑竿跳高运动员在上升过程中撑竿的弹性势能转化为运动员的机械能，所以运动员的机械能不守恒，故D错误。答案：C　
2．以下四种情境中，物体a机械能守恒的是(不计空气阻力) (　　)解析：物块a在沿固定斜面匀速下滑和沿粗糙的圆弧面加速下滑过程中都受到摩擦力作用，有内能的产生，物块a的机械能不守恒，故A、B错误；摆球a由静止释放，自由摆动过程中只有重力做功，摆球a的动能和重力势能相互转化，机械能守恒，故C正确；小球a由静止释放至最低点的过程中，小球a和弹簧组成的系统机械能守恒，小球a的机械能不守恒，故D错误。答案：C　
如图所示，小球在高处由静止下落，设下落过程中经过高度为h1的A点时速度为v1，经过高度为h2的B点时速度为v2。用学过的知识(动能定理和重力做功与重力势能的关系)，分析下落过程中A、B两位置的机械能之间的数量关系。
[重难释解]1．机械能守恒定律的不同表达式和意义
2．应用机械能守恒定律的基本思路
把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆(如图所示)，摆长为l，最大偏角为θ。如果阻力可以忽略，小球运动到最低点时的速度大小是多少？[解题指导]　在阻力可以忽略的情况下，小球摆动过程中受重力和细线的拉力。细线的拉力与小球的运动方向垂直，不做功，所以这个过程中只有重力做功，机械能守恒。小球在最高点只有重力势能，动能为0，计算小球在最高点和最低点重力势能的差值，根据机械能守恒定律就能得出小球在最低点的动能，从而算出小球在最低点的速度。
应用机械能守恒定律解题的基本步骤(1)根据题意，选取研究对象(物体或系统)。(2)明确研究对象的运动过程，分析研究对象在运动过程中的受力情况，弄清各力的做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件。(3)恰当地选取零势能参考平面，确定研究对象的运动过程的初状态和末状态的机械能(包括动能和势能)。(4)根据机械能守恒定律列方程求解。
如图所示，绕过光滑定滑轮两端分别拴有A、B两个小球，A球的质量为3m，B球的质量为m，现将两球从距地面高度为h处由静止释放。若细绳足够长，细绳的质量、空气的阻力均不计。求：(1)A球落地的瞬间，B球的速度多大？(2)B球上升到距地面的最大高度为多少？
2．(2022·全国乙卷)固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环，小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑，在下滑过程中，小环的速率正比于(　　)A．它滑过的弧长B．它下降的高度C．它到P点的距离D．它与P点的连线扫过的面积
一、培养创新意识和创新思维情境：小明同学用实验研究“圆珠笔的上跳”，一支可伸缩的圆珠笔，内有一根弹簧，尾部有一个小帽，压一下小帽，笔尖就伸出。如图所示，手握笔杆，使笔尖向上，小帽抵在桌面上，在压下后突然放手，笔杆将竖直向上跳起一定的高度。问题：在某次实验中，小明用刻度尺测得圆珠笔跳起的高度为12 cm，请你帮他分析：(1)圆珠笔由桌面静止起跳到上升至最大高度的过程中，能量发生了怎样的变化？(2)从能量转化的角度计算出圆珠笔起跳的初速度v0多大？(g取10 m/s2)
二、注重学以致用和思维建模1.如图是某城市广场喷泉喷出水柱的场景。从远处看，喷泉喷出的水柱超过了40层楼的高度；靠近看，喷管的直径约为10 cm。请你据此估计用于给喷管喷水的电动机输出功率至少有多大？
2.蹦极是一项非常刺激的运动，为了研究蹦极过程，可将人视为质点，人的运动沿竖直方向，人离开蹦极台时的初速度、弹性绳的质量、空气阻力均可忽略。某次蹦极时，人从蹦极台跳下，到A点时弹性绳恰好伸直，人继续下落，能到达的最低位置为B点，如图所示。已知人的质量m＝50 kg，弹性绳的弹力大小F＝kx，其中x为弹性绳的形变量，k＝200 N/m，弹性绳的原长L0＝10 m，整个过程中弹性绳的形变始终在弹性限度内。取重力加速度g＝10 m/s2，在人离开蹦极台至第一次到达B点的过程中，机械能损失可忽略。